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中俄输油管道穿越黑龙江底碎石冻土 突破世界难题

2012年09月10日 02:18
来源:新京报

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千米中俄石油管道,穿越黑龙江后蜿蜒向南,从大兴安岭原始森林脚底悄然通过。

原标题:黑龙江底38米“穿越” 连通中俄梦想

这是一条面临重重自然环境考验的管道:黑龙江底下,遍布锋利的卵石和碎石,在管道身上划出一道道口子;原始森林林区440公里,遇火易燃,必须构筑一道严密的“防火墙”;原始森林地下还是冻土区,要保证管道不被融化的冻土弄弯……

管道内,原油含硫量高,腐蚀性强。还有蜡的成分,长年累月,蜡会结成厚厚一层,堵塞管道。需要专门的“清道夫”刮蜡。还需要在线X光检查,探测管道内外壁的腐蚀、外创、焊缝中存在的金属损失、裂纹。

每天4万吨石油流过,不容许有一丝一毫闪失。

820毫米口径的钢管,每天4.3万吨原油流过,日夜不息。

从俄罗斯的加林达,到中国的漠河县兴安镇,1150米的黑龙江底管道,连接了中俄两国,这里也是俄罗斯石油进入中国的“咽喉”。

这个被誉为中俄原油管道工程的控制性工程,它的重要性不只体现在地理位置上,更在于它建设上的难度。

黑龙江底极为复杂和破碎的岩石地质,就像锋利的牙齿,时刻威胁着管道的安全。俄罗斯早就认为穿越黑龙江是“世界性难题”、不可逾越的高难度穿越工程。负责该段穿越的施工单位是中国石油管道局穿越公司,他们最终还是决定采用定向穿越方式,挑战这个难题。

日益逼近的工期面前,能否交出一份完美的答卷?

开钻

定向穿越精准对接

中俄两国专家对黑龙江穿越有两种方案的讨论。

俄方认为只能采用盾构的方式。盾构是一种机器推进的方式,庞大的圆形身体上长着一个锥形的头。锥形的头也就是它的盾牌,上有许多刀片,在飞速旋转中切碎土石。圆形身体将它不断往前推。

“用盾构的方式穿越,大约需要18个月时间,时间成本大,施工成本也大。”中国石油中俄合作项目部总经理蒋奇说,更重要的是要保证中俄原油管道的按期投产。

所以,中方坚持选择工期更短的定向穿越技术。

定向穿越需三个工序,首先钻出一条导向孔,孔径只有32厘米。随后进行扩孔,石油钢管管径有82厘米,但地下管道管径应达到它的1.3-1.5倍左右。为此需要四级扩孔,每一次会让通道越来越大,第一级扩孔到73厘米,第二级扩孔到1米,第三级扩孔到127厘米,第四级扩孔到147厘米。

最后一道工序是回拖,将事先焊接好的管线从出土点入洞,经过扩好的孔洞,从入土点出来,完成穿越工程。

穿越

钻头“套管”避碎石

2009年8月29日,定向钻开钻。

在长1150米的江底,遍布卵石和各种类型的碎石地层。

钢管要在距河底38米的地方穿越而过,经过的地层有9-16米深的卵石层,17-20米深的碎石层,其余为石英砂岩和含泥碎石。

破碎地层使钻头在导向孔穿越过程中,钻头方向不好控制,不能按设计好的轨迹运行。在俄国专家眼中,如此复杂的地质,定向穿越容易发生“卡钻”事故——扩孔器被破碎岩屑堆积卡住,不再转动,穿越失效。

中国石油管道局穿越公司总经理赵绍春介绍,为通过卵石层和碎石层,穿越公司采用了“套管技术”,该技术就是在卵石层中插入一根管径为1.6米的套管,石油管道从套管中进出,以此隔离与卵石层的接触。

但在穿越中又出现了新问题,黑龙江地下存在着大段碎石区,在钻头切削岩体的时候会产生大块钻屑,但是泥浆带出的钻屑都比预想的要小很多。

赵绍春说,当时他们感到很奇怪。“如果大的钻屑带不出来,将会影响钻进速度和质量。”

通过认真分析,断定泥浆的配方有问题。最终问题归结到了泥浆的黏度上。

经过连续几天的调试,泥浆配方达到了施工地段的地质要求,带出来的钻屑直径能达到10厘米左右,最大的石块约有半斤重。

方向

“导盲犬”江上指方向

在江底穿行的钻机,犹如行走的盲人,还需要一只导盲犬。

项目采用两台钻机双向对穿,对导向定位的要求非常苛刻。稍有偏差就会导致两岸的导向孔难以成功对接。

穿越公司使用了世界上最先进的P2导向系统,这是钻机所需要的“导盲犬”。

穿越的钻头上有一个磁波发射仪器,地面上的人工磁靶发出的磁场,能让地面上的人精确知道钻头在江底下的位置,以进行控制。

这对地面磁场提出了更高的要求,在开钻时,布置诸多磁场线圈。以往布置磁场不是很复杂,但对我国最冷的地方漠河来说,布置磁场线圈真是难上加难。冬天的黑龙江江水封冻,在零下几十摄氏度的冰面上,立杆还得砸冰。

2009年10月20日,导向孔只剩下最后10多米尚未完工,但这是最关键的10多米。

意外发生了。

天气越来越冷,黑龙江江面上浮冰越来越多,体积越来越大,满江的冰块,犹如千军万马一样向下游奔跑。

两名磁靶作业工人登上了江面上的小木船。一名工人站在船上手举磁靶,像高高地举着一面旗帜,引导着江底下钻机前进。另一名工人监视着江面上的浮冰,不停地采取避让措施,成功完成穿越。

保护

管道穿防腐“外套”

2010年3月24日,最后一道工序,主管道试回拖。

工人冲掉回拖上来的管道上的泥浆后,眼前的景象把大家惊呆了,防腐补口被严重划伤。

这意味着回拖失败。蒋奇说,如果管道的防腐层被破坏,长期裸露在泥水中的管道将被加速腐蚀。因此在穿越时要一次性保证管道完好无损地穿越黑龙江。

穿越项目部认真分析防腐层被划伤的原因,分析认为,应是在从1.6米的套管进入1.1米的岩石洞的过程中,防腐层遭到破坏。

建设者决定采用光固化套保护技术,即在原管道防腐层上包裹了一层高强度酯膜,通过紫外线的照射后,使其坚硬无比,利器也很难将其划伤,从而起到保护管道腐蚀层的作用。

光固化套保护技术成为保护防腐层的“秘方”,蒋奇回忆,工艺结束后,他拿着一把瑞士军刀,使劲地在防腐层上划,不见痕迹,大伙儿才放下心来。

2010年4月28日12时18分,管道经过22个小时的穿行,顺利地从黑龙江北岸的俄罗斯领土上破土而出。

经过业主和俄罗斯有关部门的检测,管道使用寿命将超过50年。

此外,在主管道相距25米的地方,有一个平行铺设的“双胞胎”管道,建设时考虑到江底下的管道抢修很不方便,为此专门开设了备用管道。“万一主管道出问题了,另开阀门,备用管道就能顶上。”蒋奇说。

新京报记者李超实习生苏晶黑龙江、北京报道

 
[责任编辑:PN025] 标签:黑龙江 管道 穿越公司
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